探索山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題及對策

熊曉波

摘要：山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計由于其特有的復(fù)雜性受到了廣泛關(guān)注。本文對山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計目前常見的幾點問題進(jìn)行了分析探究，根據(jù)這些問題，提出了一些對策以保證山地建筑的穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞：山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;對策

山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有其與平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比而言的復(fù)雜性和特殊性，因此，對于山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特別研究探討是非常有必要的。本文對山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題和對策進(jìn)行討論，如下。

1 山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

1.1 建筑物周圍約束不對稱

山地建筑本身就有其特殊性，與很容易達(dá)到雙向?qū)ΨQ條件的平地建筑不同，山地建筑周邊的約束不對稱，經(jīng)常會出現(xiàn)建筑的某一面無約束而其余面有約束的情況，這種“先天性”的問題給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大的麻煩[1]。在山地建筑周圍約束不對稱以及建筑物本身結(jié)構(gòu)不對稱的情況下，很容易出現(xiàn)防震設(shè)計和抗風(fēng)設(shè)計的問題。如果對建筑物周邊沒有做到良好的處理，對其結(jié)構(gòu)不對稱性沒有良好的改善，在地震作用或風(fēng)力作用下，建筑物會出現(xiàn)較大的扭轉(zhuǎn)。山地建筑周圍建筑物約束不對稱是這種建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的主要原因。這也是山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要特別注意的問題，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作造成不便。這種情況就直接導(dǎo)致了山地建筑結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力弱，防震抗風(fēng)能力較差等問題。

同時，山地建筑結(jié)構(gòu)本身與周圍環(huán)境之間的受力作用很難進(jìn)行分析[2]?，F(xiàn)有的計算分析軟件大多適用于平地建筑結(jié)構(gòu)，對于山地建筑結(jié)構(gòu)的受力計算分析并不規(guī)范完善，對于建筑結(jié)構(gòu)本身的振動特性及其他設(shè)計中需要考慮到的參數(shù)，現(xiàn)有的計算軟件都很難給出一個與規(guī)范限制相匹配的結(jié)果。這樣的問題進(jìn)一步給山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了困難與挑戰(zhàn)。

1.2缺乏合理的建筑規(guī)范

無論任何建筑設(shè)計的成功進(jìn)行，都需要有科學(xué)合理的建筑規(guī)范進(jìn)行指導(dǎo)和約束。建筑規(guī)范給建筑設(shè)計帶來的引領(lǐng)作用可以給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很多方便，同時科學(xué)的建筑規(guī)范也能夠給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供保證，在進(jìn)一步的實施中避免出現(xiàn)一些難以補救的問題，給施工單位帶來時間成本的浪費和經(jīng)濟損失。然而，目前大多的建筑指標(biāo)和詳細(xì)規(guī)程都是適用于平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的，山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然某些部分與平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相似，但由于兩者仍具有一些本質(zhì)區(qū)別，且山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在一些其特有的重點難點，不能與平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一概而論。因此，缺乏針對于山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理的建筑規(guī)范，給山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了不少麻煩。正因為沒有特別適用于山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范章程，部分建筑設(shè)計單位便將平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范強行套用在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，這樣的套用雖然看起來無傷大雅，但實際上，在不合理的建筑規(guī)范指導(dǎo)監(jiān)督下的山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在施工中會出現(xiàn)各類問題，導(dǎo)致施工人員白白浪費時間精力，浪費時間成本的同時給施工單位造成經(jīng)濟損失。并且施工完成的山地建筑結(jié)構(gòu)可能存在一些質(zhì)量安全問題，產(chǎn)生質(zhì)量安全隱患。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員專業(yè)水平有限

由于山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在很多與一般平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計并不相同的問題，需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員針對特殊問題進(jìn)行特殊處理，結(jié)合山地建筑結(jié)構(gòu)的位置及附近的地質(zhì)水文條件進(jìn)行特別處理，給出符合地理位置和建筑需求的合理山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，這對建筑設(shè)計人員的專業(yè)性和設(shè)計經(jīng)驗要求是比較高的。然而，實際情況中，許多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員并沒有較高的專業(yè)素養(yǎng)，對于一般的平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以勉強完成，但是對于山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，他們往往選擇套用平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，并沒有對這樣的方案進(jìn)行山地情況的適用性探討和改進(jìn)，也沒有根據(jù)山地建筑結(jié)構(gòu)的特殊性和當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件以及周邊建筑對其的影響等問題對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行合理調(diào)整。這樣的直接套用導(dǎo)致了設(shè)計方案在施工過程中存在很多不合理之處，施工人員難以進(jìn)行，影響了施工進(jìn)度和施工效率，同時對建筑施工的質(zhì)量安全難以做到有效保障，給施工團(tuán)隊造成了人力物力的浪費和時間成本的浪費，最終還給該工程的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。

2 山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中問題解決措施

2.1 營造局部平地環(huán)境

山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的很多阻礙都在于其斜坡環(huán)境，不似平地環(huán)境那樣有對稱的周邊約束和較好的建筑對稱性。因此，在山地環(huán)境下營造局部平地環(huán)境就顯得非常重要。局部平地環(huán)境給建筑設(shè)計帶來了便利，因為有比較完善的建筑規(guī)范進(jìn)行指導(dǎo)和約束，幫助建筑設(shè)計人員完成工作，并保證了后續(xù)建筑施工中不會出現(xiàn)由于設(shè)計不合理導(dǎo)致的質(zhì)量安全問題。同時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作可以有各類計算模擬軟件進(jìn)行計算模擬分析，對建筑各類參數(shù)的合理性進(jìn)行比對判斷，比如建筑物高度，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋深等，保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，為后續(xù)施工提供保障。

在營造平地環(huán)境時，擋墻的設(shè)置是不可缺少的，一般情況下為了營造平地環(huán)境設(shè)置的擋墻在靠近山頂一側(cè)的位置。這樣的設(shè)計不僅可以給建筑設(shè)計位置提供平地環(huán)境，減少山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度和問題，同時還可以在原本建筑擋土一側(cè)增加窗井設(shè)計，給建筑提供更多窗井設(shè)計可以減少室內(nèi)光源的使用，同時增加建筑的通風(fēng)性，給建筑使用人員更好的使用體驗。

2.2 設(shè)置鋼筋混凝土剪力墻

在某些山地環(huán)境下，可能難以營造較好的局部平地環(huán)境。在這種特殊情況下，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況進(jìn)行其他方面的輔助操作，保證山地建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。比如，可以嘗試在建筑物底部四周設(shè)置強度剛度較大的鋼筋混凝土剪力墻。鋼筋混凝土剪力墻的設(shè)計可以幫助建筑物抵抗扭轉(zhuǎn)力作用導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物不穩(wěn)定，發(fā)生危險。這一設(shè)計不僅增大了建筑物本身的抗扭剛度，給建筑物本身穩(wěn)定結(jié)構(gòu)打好基礎(chǔ)，又減弱了周圍環(huán)境約束不均勻造成了不利影響。因此，鋼筋混凝土剪力墻的設(shè)計對于山地環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計非常有幫助。

2.3 注重防震抗風(fēng)作用

在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，防震作用的設(shè)計尤為重要。山地建筑本身由于其環(huán)境特殊性，比較容易受到地震作用的影響，防震作用在山地建筑中就更加需要受到重視。設(shè)計人員不可以直接套用平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計防震作用設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，需要根據(jù)山地的具體情況進(jìn)行防震作用計算模擬，進(jìn)一步實現(xiàn)設(shè)計。

抗風(fēng)作用設(shè)計中，山地環(huán)境下風(fēng)載荷計算的修正不可以被忽略。特別是對于風(fēng)力敏感性強的高層建筑，對風(fēng)壓高度變化系數(shù)的設(shè)置除了需要考慮到平地高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的各類因素以外，山地地形對該參數(shù)的影響在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要格外受到關(guān)注，這樣才能保證建筑的防風(fēng)設(shè)計符合要求。

3 結(jié)語

與平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜性和特殊性，這些問題不能簡單套用平地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范來解決，需要設(shè)計人員根據(jù)建筑地點實際情況和周邊建筑特征進(jìn)行特殊處理，因此，對設(shè)計人員的專業(yè)性和經(jīng)驗豐富程度要求比較高，需要設(shè)計人員根據(jù)實際情況做出比較合理的判斷和設(shè)計。為了解決山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題，設(shè)計人員可以采用營造平地環(huán)境、設(shè)置鋼筋混凝土剪力墻和注重防震抗風(fēng)作用等措施，保證建筑的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李英民，姬淑艷，唐洋洋，姜寶龍，劉立平，韓軍.山地建筑結(jié)構(gòu)特殊問題與研究進(jìn)展[J].建筑結(jié)構(gòu)，2019，49（19）：76-82.

[2]歐治中.山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)問題及要點探討[J].城市建筑，2019，16（12）：74-75.